CC BY
98УДК 67.08
Хетагурова Э.О.
магистр
факультет «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н. Э. Баумана (г. Москва, Россия)
Борзыкина Е.А.
магистр
факультет «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н. Э. Баумана (г. Москва, Россия)
Научный руководитель: Навасардян Е.С.
д.т.н., доцент МГТУ им. Н. Э. Баумана (г. Москва, Россия)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЖИГАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
Аннотация: в данной работе был проведен анализ воздействия сжигания попутного нефтяного газа на открытых факельных установках на окружающую среду и человека. Показан количественный состав вредных выбросов в атмосферу, приведена статистика по сжиганию попутного нефтяного газа в других странах, проведено исследование заболеваемости у населения, живущего вблизи факелов.
Ключевые слова: факельные установки, попутный нефтяной газ, загрязнение атмосферного воздуха, сжигание на факеле, экология.
Введение
В России попутный нефтяной газ начали сжигать на факелах в 1960-е годы - во время череды открытий крупных залежей нефти в Западной Сибири. Сегодня, этот метод утилизации считается не самым эффективным из-за его воздействия на окружающую среду и человека, но в России продолжает активно использоваться.
Сжигание попутного нефтяного газа на факельных установках
Попутный нефтяной газ - смесь различных газ углеводородов, является побочным продуктов нефтедобычи, получаемым в процессе сепарации нефти [1].
Составы природного и попутного газа в целом одинаковые, разница состоит в том, что природный газ добывается напрямую из газовых залежей и состоит преимущественно из метана, а ПНГ фактически является второстепенным продуктом добычи и характеризуется большей концентрацией примесей Полученный в результате нефтедобычи газ обязательно подвергается либо утилизации. Обычный выпуск в атмосферу ПНГ вредит экологии - более того, газ может легко загореться или даже взорваться из-за наличия большого количество углекислого газа [1].
Сжигание попутного нефтяного газа в факелах - простейший способ утилизации. На данный момент Россия является мировым «лидером» по факельному сжиганию попутного нефтяного газа. В 2012 году объем сжигаемого газа на факельных установках составил 17,1 млрд м3. В 2011-2012 годах больше всего сжигалось попутного нефтяного газа в Восточной Сибири и в Ханты-Мансийском автономном округе. Суммарно в этих двух регионах сжигается почти 70% всего объема факельного сжигания попутного нефтяного газа в стране [1].
Факельное сжигание попутного нефтяного газа в отдельных странах к общемировому уровню в 2011 году показано на рисунке 6 [1].
Рисунок 1 - Факельное сжигание попутного нефтяного газа
в разных странах [2]
Одним из главных источников загрязнения атмосферного воздуха в регионах, в которых развивается и развита нефтедобывающая промышленность, является именно сжигание ПНГ на факельных установках [21].
В Тюменской области к 2011 году было сожжено порядка 225 млрд м3 ПНГ, при этом образовалось более 20 млн т вредных загрязняющих веществ [22].
При сжигании ПНГ образуются, оксиды азота, монооксид углерода, бенз(а)пирен, «проскочившие углеводороды», бензол, фосген, толуол, тяжелые металлы (ртуть, мышьяк, хром), сернистый ангидрид, иногда сероводород, сероуглерод, меркаптаны [2].
Вследствие сжигания ПНГ выбросы углекислого газа, являющегося парниковым газом, в России в 2011 году составили около 90 млн т. А совокупная площадь нарушенных почв от воздействия выбросов горящих факелов приблизительно оценивается в 100 тыс. га [3].
Годовые выбросы веществ от факельных установок на месторождении с извлекаемыми запасами15-20 млн.т показаны в таблице 1 [4].
Таблица 2. Характеристика выбросов после сжигания на факельных установках.
Загрязняющее вещество Объем выброса, т/год
Монооксид углерода (СО) 260
Оксиды азота ^Ох) 40
Смесь углеводородов 6,5
Диоксид серы ^О2) 27
Сероводород (H2S) 0,01
Бенз(а)пирен (С20Н12) 3х10-
Воздействие на человека
Токсичные соединения от сжигания ПНГ могут аккумулироваться в источниках питьевой воды, в почвах, растениях и животных и попадать в организм человека через пищевые цепочки. Особенно опасным может быть загрязнение пастбищных земель, что значительно увеличивает риск заболеваемости [3].
В целом для населения нефтедобывающих районов характерна более высокая заболеваемость гипертонией, ревматизмом, язвенной болезнью желудка и 12-перстной кишки, хроническим гастритом, острыми инфекциями верхних дыхательных путей и злокачественными
новообразованиями. Основная доля газообразных углеводородов, присутствующая в ПНГ, обладает достаточно кратковременным и небольшим токсическим действием
вследствие летучести и высокой растворимости. Однако нужно отметить, что токсичность смеси углеводородов выше токсичности их по отдельности [16].
Наибольшая потенциальная канцерогенность попутного нефтяного газа обусловлена присутствием в нем полициклических ароматических
углеводородов, относящихся к сильным мутагенам: 3,4-бензпирена, флуорена, хризена и других веществ
Согласно результатам исследований, воздействие нефтепромысловых объектов на население приводит к повышенной общей и младенческой смертности [5]
Выводы
Факельные установки оказывают негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. В результате сжигания нефтяного попутного газа выделяется много вредный веществ (оксиды азота, монооксид углерода, бенз(а)пирен, бензол, фосген, толуол, тяжелые металлы (ртуть, мышьяк, хром), сернистый ангидрид, иногда сероводород, сероуглерод, меркаптаны), выпадает сажа. Последующее использование факельных установок приводит к повышению заболеваемости, загрязнению пастбищных земель и атмосферного воздуха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Попутный нефтяной газ в России: «сжигать нельзя, перерабатывать!». Аналитический доклад об экономических и экологических издержках сжигания попутного нефтяного газа в России // Всемирный фонд дикой природы [Электронный ресурс]:- Режим доступа:: https://wwf.ru/resources/publications/booklets/poputnyy-neftyanoy-gaz-v-rossii-szhigat-nelzya-pererabatyvat-/ (дата обращения: 17.05.2021).
Крюков В. А., Силкин В. Ю., Токарев А. Н., Шмат В. В. Как потушить факелы на нефтепромыслах? Институциональный анализ условий комплексного использования углеводородов (на примере попутного нефтяного газа). — Новосибирск: ИОЭПП СО РАН, 2008
Токарева О. С. Оценка воздействия факельного сжигания попутного газа на нефтедобывающих предприятиях на природную среду таежной зоны Сибири. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Томск, 2006. Ghadyanlou, F.; Vatani, A.: Chemical Engineering, Essentials for the CPI Professional. 2015, URL: chemengonline.com (Дата обращения: 15.12.2019).
Petroleum Technology Alliance Canada (PTAC) Potential Cost-Effective Flare & Vent Gas Reduction Opportunities at Selected Production Facilities in Colombia (Operator No. 1) // - Calgary: 2015.
Khetagurova E.O.
Faculty of Power Engineering MSTU of Bauman (Moscow, Russia)
Borzykina E.A.
Faculty of Power Engineering MSTU of Bauman (Moscow, Russia)
Scientific adviser: Navasardyan E.S.
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor MSTU of Bauman (Moscow, Russia)
STUDY OF THE IMPACT OF COMBUSTION ASSOCIATED PETROLEUM GAS ON TORCH PLANTS
Abstract: this paper analyzes the impact offlaring associated petroleum gas in open flares on the environment and humans. The quantitative composition of harmful emissions into the atmosphere is shown, statistics on the flaring of associated petroleum gas in other countries are given, a study of the incidence of diseases among the population living near torches is carried out.
Keywords: flare units, associated petroleum gas, air pollution, flaring, ecology.
